Hochdruck-Thermoentlüfter und Turm-Rotationsfilm-Entlüfter können zur Entlüftung von Hochparameterkesseln eingesetzt werden. Mit den immer höheren Anforderungen der modernen Industrie an die Speisewasserqualität von Kesseln, nämlich einem niedrigen absoluten Sauerstoffgehalt im Speisewasser und einer hohen relativen Wasserstabilität, zeigen herkömmliche Hochdruck-Thermoentlüfter und Rotationsfilm-Entlüfter aufgrund ihrer konstruktiven Einschränkungen ihre Grenzen.
Der integrierte Thermoentlüfter verändert konstruktiv das Konzept herkömmlicher Entlüfter, wodurch der Entlüfter in Konstruktion, Fertigung und Prozessführung einfacher wird, eine höhere Anpassungsfähigkeit an wechselnde Betriebsbedingungen aufweist und zudem geringere Betriebskosten, niedrigere Investitionen und ein breites Anwendungsspektrum bietet.
Konstruktionsprinzip des integrierten Entlüfters:
Der integrierte Thermoentlüfter verwendet eine physikalische Methode zur Entlüftung. Der Entlüftungsprozess erfolgt in zwei Schritten.
(1) Das Zusatz- oder Kondenswasser wird in den Dampfraum eingespritzt (primäre Entlüftung).
(2) Durch Dampfrohrleitungen wird Dampf durch den Wassertank geleitet, der den Sauerstoff aus dem Wasser austrägt und so die Entlüftung erreicht (sekundäre Entlüftung).
Der Entlüftungsprozess des integrierten Entlüfters ist wie folgt:
1. Primäre Entlüftungszone
Das Zusatz- oder Kondenswasser wird durch Düsen in feine Nebeltröpfchen zerstäubt, wobei die Düsen je nach Wasserdurchflussmenge so geregelt werden, dass die Tröpfchengröße bei unterschiedlichen Durchflussmengen konstant bleibt. Die Tröpfchen werden mit hoher Geschwindigkeit aus den Düsen in den Dampfraum des Wassertanks geschossen. Dort kommen sie mit dem Dampf in Kontakt und werden erhitzt, wodurch die Wassertemperatur steigt und der Partialdruck der nicht kondensierbaren Gase im Wasser allmählich abnimmt. Das aus den Düsen austretende Wasser trifft auf Prallbleche oder die Tankwand und fällt herab, wobei es durch den Aufprall in kleinere Tröpfchen zerteilt wird.
Die Verweilzeit der Tröpfchen im Dampfraum beträgt weniger als 1 Sekunde. Im Dampfraum sorgt die kontinuierliche Zufuhr von Dampf für einen ausreichend hohen Dampfpartialdruck, während der lokale Partialdruck der nicht kondensierbaren Gase nur auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten werden kann. Wenn die Tröpfchen den Dampf mit höherer Temperatur durchqueren, kondensiert der Dampf an der Oberfläche der Tröpfchen, wodurch deren Temperatur steigt. Dieser Erwärmungsprozess kann dank der großen Kontaktfläche der Tröpfchen sehr schnell abgeschlossen werden. Nachdem die Tröpfchen in den Dampfraum eingetreten sind, ist der lokale Partialdruck der nicht kondensierbaren Gase im Dampf im Vergleich zu ihrem Gehalt im Wasser sehr niedrig. Dieser niedrige lokale Partialdruck, der durch die Temperaturerhöhung entsteht, sowie die verringerte Löslichkeit der nicht kondensierbaren Gase im Wasser zwingen diese dazu, sich aus dem Wasser abzuscheiden.
2. Sekundäre Entlüftungszone
Da die Verweilzeit des Wassers im Dampfraum der Sprühzone relativ kurz ist, könnte es schwierig sein, mit dem Wasser eine ideale Entlüftungswirkung zu erzielen. Daher sind im unteren Bereich des Entlüfter-Wassertanks gelochte Dampfrohrleitungen installiert. Die restlichen nicht kondensierbaren Gase werden mithilfe des aus den Dampfrohrleitungen austretenden Dampfes, der durch das Wasser strömt, mitgerissen und ausgetragen.
Wenn die Dampfblasen durch das Wasser aufsteigen, stellt sich gemäß dem Raoult'schen Gesetz ein Phasengleichgewicht zwischen dem Gas in den Dampfblasen und den benachbarten gelösten Gasen ein. Für dieses Gleichgewicht ist eine ausreichende Kontaktzeit erforderlich. Daher wird bei der internen Konstruktion darauf geachtet, kleine Blasen zu erzeugen und eine ausreichend lange Verweilzeit im Wasser zu gewährleisten. Dies wird durch die Dimensionierung der Lochgrößen, der Anzahl und des Anstellwinkels der Löcher auf den Dampfrohrleitungen erreicht. Die zweite Funktion der Dampfrohrleitungen besteht darin, ein schnelles Anfahren des Entlüfters zu ermöglichen und die geforderte Wasserqualität in kürzester Zeit zu erreichen. Im Vergleich zu jeder anderen Dampfheizmethode besteht der Vorteil der Dampfrohrleitungen am Tankboden darin, dass das Wasser im Tank gründlich entlüftet werden kann.
Konstantdurchfluss-Düse
Die Konstantdurchfluss-Düse ist ein wichtiges Bauteil des integrierten Entlüfters, da sie die Qualität des Auslasswassers beeinflusst. Die Konstantdurchfluss-Düse besteht aus zwei gegenüberliegenden, tellerförmigen elastischen Elementen, die zusammengeklemmt sind. Wenn der Druck im Inneren der Düse steigt, wölben sich die tellerförmigen elastischen Elemente elastisch nach außen. Das Wasser spritzt aus dem Spalt zwischen den beiden Elementen und bildet einen Wasserfilm, der durch die sägezahnartige Struktur an der Düsenmündung zerschlagen und verwirbelt wird, wodurch feine Nebeltröpfchen entstehen. Der Düsenquerschnitt variiert mit der Durchflussmenge, wobei die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 10 % bis 110 % der Nenndurchflussmenge der Düse im Wesentlichen konstant bleibt und die Zerstäubung des Wasserfilms stabil ist.
